Исследование посвящено анализу межвидовой конкуренции мидий Mytilus trossulus и M. edulis в условиях Белого моря. В этот раз были изменены условия проведения эксперимента: мидии получили доступ к мягким тканям друг друга. Нашей целью было показать, как изменится модель их взаимодействия в новых условиях. Было замечено, что в гетероспецифических парах мидии M.trossulus выделяют больше биссусных нитей, чем в гомоспецифических. У M. edulis нет различий в количестве биссуса в гомо и гетороспецифических парах. На основе полученных данных мы можем предположить, что между видами M. trossulus и M. edulis существуют конкурентные взаимодействия: мидии M. trossulus стремятся подавить особь другого вида. Также было отмечено, что в парах, состоящих из мидий M. trossulus, чаще всего встречалось прикрепление биссуса, идущего к стволу биссусных нитей партнера (взаимные нити). Это может свидетельствовать о наличии внутревидовой конкуренции.
Одним из условий выживания моллюсков семейства Mitilidae в прибрежной зоне является их способность прикрепляться к субстрату посредством биссусных нитей (Lee et al., 1990). Образование нити, имеющей неклеточное белковое строение (Waite, 1983, 1997), в биссусной бороздке ноги происходит по принципу отливки в фильерах (+++вехова 2022 2021 процитировать!!!). При этом аппарат, секретирующий биссусс, несмотря на сохранение единого плана организации, может иметь некоторые особенности строения у разных видов этого семейства (Vekhova, 2019, 2021; Вехова, 2007, 2021).
Известно, мидии могут использовать биссус в качестве оружия (Petraitis, 1987) для борьбы с конкурентами, облепляя поверхность их тел, препятствуя тем самым нормальному функционированию организма конкурента (Khalaman, Lezin 2015). Негативное влияние биссуса было доказано в исследованиях В. М. Хайтова и А. В. Артемьевой (2004) и А. Бритикова (2022). Было показано снижение жизнеспособности брюхоногих моллюсков из-за прикрепления к ним биссусных нитей. Питер Петрайтис с соавторами (Petraitis et al, 1987) описал оборонительное поведение M. edulis в отношении хищных улиток Nucella lapillus. Успех M. edulis в обездвиживании N. lapillus позволяет предположить, что биссусные нити способны обеспечивать защиту от хищников.
Криптические виды, которыми являются мидий Mytilus edulis Linnaeus, 1758 и M. trossulus A. Gould, 1850, имеют пересекающиеся ареалы обитания (Стрелков и др, 2012) и занимают сходные экологические ниши. В их случае принцип Гаузе проявляется в экологической диверсификации по разным экологическим нишам: M.trossulus чаще селятся на водорослях, а M.edulis предпочитают поверхность грунта (Katolikova и др., 2016). Одной из причин расхождения данных видов по микробиотопам может быть вытеснения более слабого конкурента в менее благоприятное местообитание. В последнем случае должны существовать механизмы конкуренции, которые пока не известны.
Изучению возможных механизмов конкуренции двух видов беломорских мидий была посвящена наша прошлая работа (Шеламова, 2022). Тогда были смоделированы условия, в которых мидия имела возможность ощупывать ногой поверхность раковины соседней мидии (но не могла при этом контактировать с мягкими тканями соседа) и приреплять биссусные нити либо к раковине соседа либо к неживому субстрату. Нами было показано, что Mytilus edulis и M. trossulus пользуются разными стратегиями распределения биссусных нитей. M.edulis с большей вероятностью прикрепляются к особям другого вида, а M. trossulus наооборот стремятся прикрепиться к субстрату или к особи своего вида. Так как M. edulis и M.trossulus очень близкие виды и занимают сходные экологические ниши, можно ожидать, что моллюски могут вступать в конкурентные отношения, используя биссус. В таком случае M. edulis имеют преимущество в конкуренции.
Отсутствие контакта с мягкими тканями является менее реалистичной моделью поведения мидий, поэтому, чтобы получить результаты, наиболее полно отражающие действительнось, в данной работе мы построили наш эксперимент так, чтобы моллюски имели доступ к мягким тканям друг друга. Это позволяло обеим мидиям приреплять биссус как к соседу, имея возможность дотянуться до тканей, так и к неживому субстрату. В этой работе мы хотели изучить изменения результатов взаимодействия в данных условиях.
Сбор материала был проведен в ходе экспедиции Лаборатории экологии морского бентоса (гидробиологии) в августе 2023 г. Мидии для эксперимента были собраны в (+++). После этого моллюски были отмыты от ила и отобраны с помощью теста, предложенного в работе Э.Бюмона с соавторами (Beaumont и др, 2008). Это было необходимо для увеличения вероятности попадания в выборки M.trossulus и M. edulis. Мидии подвергались сжатию в спинно-брюшном направлении: у M.trossulus, обладающих более тонкой раковиной, при этом появляется широкая щель между створками раковины, у M. edulis, обладающих более толстыми створками, такая щель не образуется. Надежное определение вида моллюсков возможно только путем мультилокусного генотипирования (Khaitov et al., 2021), однако как было показано в работе В.М.Хайтова и соавторов (Khaitov et al., 2021) генетически определенный вид коррелирует с так называемым морфотипом мидии. M. edulis и M. trossulus в Белом море различаются по следующему конхологическому признаку: наличием или отсутствием непрерывной полосы призматическогослоя под нимфой лигамента на внутренней стороне раковины. Эта полоса встречается у 74% мидий вида M. trossulus, в то время как у 96% M. edulis этот признак отсутствует. Поэтому мы обозначили мидий, имеющих эту полоску, как Т-морфотип, а те, у которых эта полоска отсутствует, - как Е-морфотип (рис.1).
Для проведения эксперимента было подготовлено 19 керамических пластин (размер). Поверхность, не покрытая эмалью, была зачищена наждачной бумагой. На эту сторону пластины маркером были нанесены метки, располагвшиеся на расстоянии 1 см друг от друга. Эти метки использовались для размещения экспериментальных моллюсков. Мидии были закреплены брюшными сторонами, направленными друг к другу, так, чтобы расстояние между особями составляло 1 см. Закрепление моллюсков осуществляли с помощью циан-акрилатного гель-клея (“тм Момент”). Для этого раковину протирали бумажным полотенцеми наносили на нее каплю клея. После этого моллюска прижимали к пластине на несколько секунд. Сифональные края всех моллюсков были ориентированы в одну сторону. Всего к одной пластине крепились восемь мидий.Оба моллюска имели возможность ощупывать друг друга ногой и выделять биссусные нити как к раковине соседа, так и к субстрату. На пластине располагались чертыре пары мидий в разных сочетаниях морфотипов, предположительно определенных по признаку Бюмона: TT, TE, ET, EE. Всего было изготовлено четыре варианта пластин, различающихся по чередованию типов пар мидий.
Сразу после приклеивания всех пар моллюсков керамическую плитку оставляли в ведре со свежей морской водой. После изготовления четырех пластин, они были закреплены стяжками в пластиковом решетчатом садке (рис.+++), который был закрыт решетчатой крышкой. Перед закрытием крышки с помощью скальпеля были разрезаны все биссусные нити, которые мидии могли образовать за время подготовки экспериментального садка. Далее садки были зафиксированы металлическими шурупами на деревянной доске с прикрепленными к ней кирпичами. Эта система из пяти садков была установлена в литоральной луже в акватории Южной губы (Рис. +++). Первый садок, состоящий из трех пластин был снят через 4 дня после постановки эксперимента. Еще два садка(8 пластин) - через 5 дней, и оставшиеся(всего 8 пластин) - через 7 дней.
По истечении срока экспозиции были подсчитаны биссусные нити, которые выделили обе мидии в паре. Подсчет проходил под бинокуляром. При этом препаровальной иглой отделяли одну нить (если нити слипались, воду между ними выдували) и после учета этой нити, ее разрывали. Учитывалось к какому объекту идет каждая из нитей (к пластине или к раковине соседней мидии). При обработке эксперимента было замечено прикрепление биссуса, идущего к стволу биссусных нитей партнера (рис. +++). Невозможно было отличить, к кому прикреплялись данные нити, поэтому их мы обозначили, как взаимные. Количество взаимных нитей мы не учитывали, а просто отмечали их наличие.
После подсчетов нитей моллюсков отделяли от субстрата и удаляли мягкие ткани, а раковины маркировали и высушивали. На сухих створках определяли морфотип мидий (рис.+++). Если на внутренней поверхности раковины в районе нимфы лигамента находили непрерывную полосу призматического слоя, то такую мидию считали Т-морфотипом, а если этот признак обнаружить не удавалось, перламутровый слой закрывал призматический слой и вплотную подходил к нимфе лигамента, мидию относили к Е-морфотипу. Если оказывалось, что предполагаемый морфотип хотя бы одной мидии в паре не соответствовал определенному, то такие пары мидий не учитывались в дальнейшем анализе. Всего было изученно четыре типа пар: EE (+ пар), ET (+ пар), TT(+ пар).
В анализе мы использовали три типа переменных отклика. Во-первых, это количество биссусных нитей. Во-вторых, мы анализировали долю нитей, идущих от мидии к раковине партнера, в общей сумме нитей, выделенных данной особью. Наконец, мы анализировали частоту взаимного биссуса в парах разного типа. Для анализа двух мидий из одной пары мы обозначали, как мидия A (особь, располагающаяся слева) и мидия B (особь справа).
Для описания результатов был введено два термина: гомоспецифические и гетероспецифические пары. Гомоспецифическими являлись пары, у которых морфотипы соседних мидий были одинаковые: ЕЕ, ТТ. А гетероспецифическими - пары с разными морфотипами – ЕТ, ТЕ, которые мы объединили в одну (ET) из-за отсутствия различий между ними.
Для множественного сравнения трех типов пар мы применяли однофакторный дисперсионный анализ. После него было проведено попарное сравнение средних с помощью критерия Тьюки.
Для особей A и B, которые различаются лишь формально по своему положению относительно друг друга, были построены бокс-плоты (рис. +++, I, II), отражающие общее количество биссусных нитей, произведнных моллюсками в той или иной комбинции. Заметно, что мидии Е-морфотипа выделяют меньше биссуса, чем мидии T-морфотипа. Вторая закономерность заключается в том, что в парах ET мидии T-морфотипа выделяют больше биссусных нитей, чем в парах TT. (я выделила два повторяющихся предложения. так и надо, чтобо их было два?..)
Для статистического анализа связи количества биссусных нитей с тем, в какой комбинации находились мидии пары были разделены на гетероспецифические (ET) и гомоспецифические (EE и TT). Дисперсионный анализ (Табл. +++) показал, что для особей A статистически значимыми факторами оказываются морфотип и тип пары (взаимодействие факторов не выявлено). Для особей B(Табл. +++) значимо воздействие морфотипа и взаимодействие морфотипа с типом пары.
Для попарного сравнения был применен критерий Тьюки (Табл +++, табл. +++), который показал, что в гетероспецифических парах у мидий морфотипа T выделяется большее количество биссуса, чем у мидий того же морфотипа в гомоспецифических парах, как для мидии A, так для мидии B (Рис. III и IV). Различия количества выделяемого биссуса мидиями Е-морфотипа оказывается незначимым в гомо и в гетероспецифических парах.
## Загрузка требуемого пакета: carData
##
## Присоединяю пакет: 'car'
## Следующий объект скрыт от 'package:dplyr':
##
## recode
| term | sumsq | df | statistic | p.value |
|---|---|---|---|---|
| Morph_A | 978.5511 | 1 | 9.393680 | 0.0032221 |
| Type | 1012.5732 | 1 | 9.720277 | 0.0027626 |
| Morph_A:Type | 330.2154 | 1 | 3.169929 | 0.0799053 |
| Residuals | 6458.6159 | 62 | NA | NA |
| term | contrast | estimate | adj.p.value |
|---|---|---|---|
| Morph_A | t-e | 8.4448529 | 0.0013404 |
| Type | Homospecific-Heterospecific | -7.8055188 | 0.0028669 |
| Morph_A:Type | t:Heterospecific-e:Heterospecific | 12.3450980 | 0.0060753 |
| Morph_A:Type | e:Homospecific-e:Heterospecific | -3.4877193 | 0.7560117 |
| Morph_A:Type | t:Homospecific-e:Heterospecific | -0.1333333 | 0.9999834 |
| Morph_A:Type | e:Homospecific-t:Heterospecific | -15.8328173 | 0.0001047 |
| Morph_A:Type | t:Homospecific-t:Heterospecific | -12.4784314 | 0.0054406 |
| Morph_A:Type | t:Homospecific-e:Homospecific | 3.3543860 | 0.7771654 |
| term | sumsq | df | statistic | p.value |
|---|---|---|---|---|
| Morph_B | 2035.3831 | 1 | 27.825957 | 0.0000018 |
| Type | 142.9646 | 1 | 1.954486 | 0.1670859 |
| Morph_B:Type | 820.7651 | 1 | 11.220774 | 0.0013805 |
| Residuals | 4535.1092 | 62 | NA | NA |
| term | contrast | estimate | adj.p.value |
|---|---|---|---|
| Morph_B | t-e | 11.238889 | 0.0000015 |
| Type | Homospecific-Heterospecific | -2.943781 | 0.1672460 |
| Morph_B:Type | t:Heterospecific-e:Heterospecific | 18.423529 | 0.0000005 |
| Morph_B:Type | e:Homospecific-e:Heterospecific | 3.507740 | 0.6113164 |
| Morph_B:Type | t:Homospecific-e:Heterospecific | 7.756863 | 0.0605817 |
| Morph_B:Type | e:Homospecific-t:Heterospecific | -14.915790 | 0.0000243 |
| Morph_B:Type | t:Homospecific-t:Heterospecific | -10.666667 | 0.0060546 |
| Morph_B:Type | t:Homospecific-e:Homospecific | 4.249123 | 0.4806474 |
Рисунок +++. Количество биссусных нитей в разных типах пар. Пары ЕТ и ТЕ объединены в гетероспецифические, а TT и EE - в гомоспецифические. Статистически значимые различия отражены на графиках разными буквами (a и b), незначимые - одинаковыми. Графики соответствуют особям A и B. Горизонтальные линии отражают медианы. Границы “ящика” соответствуют 1-му и 3-му квартилям. Усы отражают 1.5 межквартильных расстояний. Горизонтальная пунктирная линия обозначает среднее значение всей выборки.
Для особей A и B, которые различаются лишь формально по своему положению относительно друг друга, были построены бокс-плоты (Рис. +++), отражающие долю биссусных нитей, произведнных моллюсками в той или иной паре.
Дисперсионный анализ не выявил статистически значимых различий у особей А (Табл. +++). Для особей B(Табл. +++) значимо взаимодействие морфотипа с типом пары.
Для попарного сравнения был применен критерий ТЬюки (Табл +++, табл. +++), который не выявил статистически значимых различий как у мидии А, так и у мидии В.
| term | sumsq | df | statistic | p.value |
|---|---|---|---|---|
| Morph_A | 0.2988966 | 1 | 2.3869564 | 0.1274410 |
| Type | 0.2156976 | 1 | 1.7225379 | 0.1942047 |
| Morph_A:Type | 0.0145591 | 1 | 0.1162671 | 0.7342718 |
| Residuals | 7.7636898 | 62 | NA | NA |
| term | contrast | estimate | adj.p.value |
|---|---|---|---|
| Morph_A | t-e | 0.1455486 | 0.0999643 |
| Type | Homospecific-Heterospecific | -0.1139229 | 0.1959991 |
| Morph_A:Type | t:Heterospecific-e:Heterospecific | 0.1045990 | 0.8378866 |
| Morph_A:Type | e:Homospecific-e:Heterospecific | -0.1439489 | 0.6430380 |
| Morph_A:Type | t:Homospecific-e:Heterospecific | 0.0203484 | 0.9985941 |
| Morph_A:Type | e:Homospecific-t:Heterospecific | -0.2485479 | 0.1632364 |
| Morph_A:Type | t:Homospecific-t:Heterospecific | -0.0842506 | 0.9072364 |
| Morph_A:Type | t:Homospecific-e:Homospecific | 0.1642973 | 0.5387420 |
| term | sumsq | df | statistic | p.value |
|---|---|---|---|---|
| Morph_B | 0.0162681 | 1 | 0.1912062 | 0.6634340 |
| Type | 0.0365902 | 1 | 0.4300606 | 0.5143855 |
| Morph_B:Type | 0.3836178 | 1 | 4.5088275 | 0.0377186 |
| Residuals | 5.2750531 | 62 | NA | NA |
| term | contrast | estimate | adj.p.value |
|---|---|---|---|
| Morph_B | t-e | 0.0328516 | 0.6502728 |
| Type | Homospecific-Heterospecific | -0.0470949 | 0.5145461 |
| Morph_B:Type | t:Heterospecific-e:Heterospecific | -0.1255531 | 0.6197332 |
| Morph_B:Type | e:Homospecific-e:Heterospecific | -0.1866566 | 0.2316550 |
| Morph_B:Type | t:Homospecific-e:Heterospecific | -0.0057701 | 0.9999368 |
| Morph_B:Type | e:Homospecific-t:Heterospecific | -0.0611035 | 0.9296397 |
| Morph_B:Type | t:Homospecific-t:Heterospecific | 0.1197830 | 0.6758504 |
| Morph_B:Type | t:Homospecific-e:Homospecific | 0.1808865 | 0.2852757 |
При подсчете биссуса были обнаружены нити, идущие к стволу биссусных нитей мидии-партнера. Вскрытие показало, что нити идут от одной биссусный железы к другой. При этом невозможно было определить, какой моллюск является донором, а какой - акцептором.